JPH10134829A - 固体電解質燃料電池、固体電解質燃料電池アセンブリ、固体電解質燃料電池の製造方法及び固体電解質燃料電池アセンブリユニットの製造方法 - Google Patents
固体電解質燃料電池、固体電解質燃料電池アセンブリ、固体電解質燃料電池の製造方法及び固体電解質燃料電池アセンブリユニットの製造方法Info
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- JPH10134829A JPH10134829A JP8288648A JP28864896A JPH10134829A JP H10134829 A JPH10134829 A JP H10134829A JP 8288648 A JP8288648 A JP 8288648A JP 28864896 A JP28864896 A JP 28864896A JP H10134829 A JPH10134829 A JP H10134829A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 強度的に強く、かつスタック構造とすること
が容易で発電効率の高い固体電解質燃料電池を実現す
る。 【解決手段】 この固体電解質燃料電池Ａは、角筒形状
で、中間層として固体電解質層１２を有し、内層に空気
極１１、外層に燃料極１３を配した構造とすることによ
り、全体の形状が角筒形となってアセンブルする時にセ
パレータ２１との接触を面接触とし、平板方式に準じて
容易に、かつ安定したアセンブルが可能であり、また円
筒方式に準じた製造ができると共にシーリングもしやす
いものとなり、発電効率の高い固体電解質燃料電池アセ
ンブリを実現する。
が容易で発電効率の高い固体電解質燃料電池を実現す
る。 【解決手段】 この固体電解質燃料電池Ａは、角筒形状
で、中間層として固体電解質層１２を有し、内層に空気
極１１、外層に燃料極１３を配した構造とすることによ
り、全体の形状が角筒形となってアセンブルする時にセ
パレータ２１との接触を面接触とし、平板方式に準じて
容易に、かつ安定したアセンブルが可能であり、また円
筒方式に準じた製造ができると共にシーリングもしやす
いものとなり、発電効率の高い固体電解質燃料電池アセ
ンブリを実現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体電解質燃料電
池、固体電解質燃料電池アセンブリユニット、それらの
製造方法及び固体電解質燃料電池アセンブリに関する。
池、固体電解質燃料電池アセンブリユニット、それらの
製造方法及び固体電解質燃料電池アセンブリに関する。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質燃料電池には、図６に示すよ
うな円筒縦縞方式のもの、図７に示すような平板方式の
ものが知られている。
うな円筒縦縞方式のもの、図７に示すような平板方式の
ものが知られている。
【０００３】図６に示す円筒縦縞方式固体電解質燃料電
池は、内側から順に電池全体に強度保持、導電管兼空気
供給管をなす基体管１の外周に多孔質ランタンマンガネ
ート系の空気極２、イットリウム安定化ジルコニア（Ｙ
ＳＺ）の固体電解質３、ニッケル又はニッケル合金とＹ
ＳＺとのサーメットを素材とする燃料電極４の積層構造
にして、外周面の一部にインタコネクタ５を燃料極４か
ら絶縁し、かつ内部の空気極２に接続する形で配置して
いる。なお、これとは逆に最内層に導電管兼燃料供給管
をなす基体管を配し、その外周に燃料極、固体電解質、
空気極を積層形成した構造の円筒方式固体電解質燃料電
池も知られている。
池は、内側から順に電池全体に強度保持、導電管兼空気
供給管をなす基体管１の外周に多孔質ランタンマンガネ
ート系の空気極２、イットリウム安定化ジルコニア（Ｙ
ＳＺ）の固体電解質３、ニッケル又はニッケル合金とＹ
ＳＺとのサーメットを素材とする燃料電極４の積層構造
にして、外周面の一部にインタコネクタ５を燃料極４か
ら絶縁し、かつ内部の空気極２に接続する形で配置して
いる。なお、これとは逆に最内層に導電管兼燃料供給管
をなす基体管を配し、その外周に燃料極、固体電解質、
空気極を積層形成した構造の円筒方式固体電解質燃料電
池も知られている。
【０００４】図７に示す平板方式固体電解質燃料電池
は、平板状の空気極６上に固体電解質７、燃料極８を積
層形成し、このユニットをセパレータ９を介して多段に
直列にスタックする構造である。
は、平板状の空気極６上に固体電解質７、燃料極８を積
層形成し、このユニットをセパレータ９を介して多段に
直列にスタックする構造である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの従
来の固体電解質燃料電池の場合、次のような問題点があ
った。円筒縦縞方式固体電解質燃料電池では、機械強度
が比較的優れ、ガスシールも容易であるが、発電効率が
比較的に低くて単位容積当たりの出力密度が低い問題点
を有している。平板方式固体電解質燃料電池では逆に発
電効率が比較的高く、単位容積当たりの出力密度を高く
することができるが、ガスシールが難しい問題点、また
製造において高い薄膜製造技術を要する問題点があっ
た。
来の固体電解質燃料電池の場合、次のような問題点があ
った。円筒縦縞方式固体電解質燃料電池では、機械強度
が比較的優れ、ガスシールも容易であるが、発電効率が
比較的に低くて単位容積当たりの出力密度が低い問題点
を有している。平板方式固体電解質燃料電池では逆に発
電効率が比較的高く、単位容積当たりの出力密度を高く
することができるが、ガスシールが難しい問題点、また
製造において高い薄膜製造技術を要する問題点があっ
た。
【０００６】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、強度的に強く、シーリングも容易であ
り、その上に発電効率も高い固体電解質燃料電池、固体
電解質燃料電池アセンブリユニット、それらの製造方法
及び固体電解質燃料電池アセンブリを提供することを目
的とする。
なされたもので、強度的に強く、シーリングも容易であ
り、その上に発電効率も高い固体電解質燃料電池、固体
電解質燃料電池アセンブリユニット、それらの製造方法
及び固体電解質燃料電池アセンブリを提供することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の固体電
解質燃料電池は、角筒形状で、中間層として固体電解質
層を有し、内層に空気極、外層に燃料極を配したもので
ある。
解質燃料電池は、角筒形状で、中間層として固体電解質
層を有し、内層に空気極、外層に燃料極を配したもので
ある。
【０００８】また請求項２の発明の固体電解質燃料電池
は、角筒形状で、中間層として固体電解質層を有し、内
層に燃料極、外層に空気極を配したものである。
は、角筒形状で、中間層として固体電解質層を有し、内
層に燃料極、外層に空気極を配したものである。
【０００９】請求項３の発明は、請求項１又は２の固体
電解質燃料電池において、前記外層をなす空気極又は燃
料極の一側にインタコネクタを形成したものである。
電解質燃料電池において、前記外層をなす空気極又は燃
料極の一側にインタコネクタを形成したものである。
【００１０】これらの請求項１〜請求項３の発明の固体
電解質燃料電池ではいずれも、全体の形状が角筒形とな
るためにアセンブルする時に固体電解質燃料電池間を面
接触させて積層し、またセパレータとの接触も面接触に
することができ、平板方式に準じて容易に、かつ安定し
たアセンブルが可能であり、また円筒方式に準じた製造
ができると共にシーリングもしやすいものとなり、発電
効率の高い固体電解質燃料電池アセンブリを実現するこ
とができる。
電解質燃料電池ではいずれも、全体の形状が角筒形とな
るためにアセンブルする時に固体電解質燃料電池間を面
接触させて積層し、またセパレータとの接触も面接触に
することができ、平板方式に準じて容易に、かつ安定し
たアセンブルが可能であり、また円筒方式に準じた製造
ができると共にシーリングもしやすいものとなり、発電
効率の高い固体電解質燃料電池アセンブリを実現するこ
とができる。
【００１１】請求項４の発明の固体電解質燃料電池の製
造方法は、角筒形状に成形された空気極支持体の外周面
に、固体電解質、燃料極それぞれを積層することによっ
て請求項１の固体電解質燃料電池を得るものである。
造方法は、角筒形状に成形された空気極支持体の外周面
に、固体電解質、燃料極それぞれを積層することによっ
て請求項１の固体電解質燃料電池を得るものである。
【００１２】請求項５の発明の固体電解質燃料電池の製
造方法は、角筒形状に成形された燃料極支持体の外周面
に、固体電解質、空気極それぞれを積層して請求項２記
載の固体電解質燃料電池を得るものである。
造方法は、角筒形状に成形された燃料極支持体の外周面
に、固体電解質、空気極それぞれを積層して請求項２記
載の固体電解質燃料電池を得るものである。
【００１３】これらの請求項４、請求項５の発明の固体
電解質燃料電池の製造方法では、上記の特徴を有する請
求項１、請求項２の角筒形の固体電解質燃料電池を製造
することができる。
電解質燃料電池の製造方法では、上記の特徴を有する請
求項１、請求項２の角筒形の固体電解質燃料電池を製造
することができる。
【００１４】請求項６の発明の固体電解質燃料電池の製
造方法は、角筒形状に成形された電極支持体の外周３側
面に固体電解質を積層形成し、前記固体電解質の外周面
に前記電極支持体と反対極性の電極層を積層形成し、前
記電極支持体の残りの１側面にインタコネクタを積層形
成して請求項３記載の固体電解質燃料電池を得るもので
ある。
造方法は、角筒形状に成形された電極支持体の外周３側
面に固体電解質を積層形成し、前記固体電解質の外周面
に前記電極支持体と反対極性の電極層を積層形成し、前
記電極支持体の残りの１側面にインタコネクタを積層形
成して請求項３記載の固体電解質燃料電池を得るもので
ある。
【００１５】この請求項６の発明の固体電解質燃料電池
の製造方法では、上記の特徴を有する請求項３の角筒形
の固体電解質燃料電池を製造することができる。
の製造方法では、上記の特徴を有する請求項３の角筒形
の固体電解質燃料電池を製造することができる。
【００１６】請求項７の発明の固体電解質燃料電池アセ
ンブリは、請求項１〜請求項３のいずれかの固体電解質
燃料電池を所定段数、所定列数だけマトリクス配列に配
置し、各固体電解質燃料電池の内部に酸化ガスと燃料ガ
スのいずれか一方を通流させ、段積みされた固体電解質
燃料電池の列間に酸化ガスと燃料ガスのいずれか他方を
通流させるようにしたものである。
ンブリは、請求項１〜請求項３のいずれかの固体電解質
燃料電池を所定段数、所定列数だけマトリクス配列に配
置し、各固体電解質燃料電池の内部に酸化ガスと燃料ガ
スのいずれか一方を通流させ、段積みされた固体電解質
燃料電池の列間に酸化ガスと燃料ガスのいずれか他方を
通流させるようにしたものである。
【００１７】この請求項７の発明の固体電解質燃料電池
アセンブリでは、請求項１〜３のいずれかの角筒形の固
体電解質燃料電池をアセンブルすることによって機械的
強度があり、かつ平板方式固体電解質燃料電池に準じた
高い発電効率を有するものとなる。
アセンブリでは、請求項１〜３のいずれかの角筒形の固
体電解質燃料電池をアセンブルすることによって機械的
強度があり、かつ平板方式固体電解質燃料電池に準じた
高い発電効率を有するものとなる。
【００１８】請求項８の発明の固体電解質燃料電池アセ
ンブリユニットは、セパレータ上に複数体の角筒形状の
電極支持管を一体に形成し、前記複数体の電極支持管そ
れぞれの開放外周面に固体電解質を積層形成し、前記固
体電解質の外周に前記電極支持管と反対の極性の電極層
を積層形成するものである。
ンブリユニットは、セパレータ上に複数体の角筒形状の
電極支持管を一体に形成し、前記複数体の電極支持管そ
れぞれの開放外周面に固体電解質を積層形成し、前記固
体電解質の外周に前記電極支持管と反対の極性の電極層
を積層形成するものである。
【００１９】この請求項８の発明の固体電解質燃料電池
アセンブリユニットの製造方法によれば、セパレータと
その上の固体電解質燃料電池とが一体化したインタコネ
クタレスの固体電解質アセンブリユニットが形成でき、
これを複数段に積層することによって容易に固体電解質
燃料電池アセンブリを製作することができる。
アセンブリユニットの製造方法によれば、セパレータと
その上の固体電解質燃料電池とが一体化したインタコネ
クタレスの固体電解質アセンブリユニットが形成でき、
これを複数段に積層することによって容易に固体電解質
燃料電池アセンブリを製作することができる。
【００２０】請求項９の発明の固体電解質燃料電池アセ
ンブリは、請求項８の固体電解質燃料電池アセンブリユ
ニットの複数体を積層し、前記電極支持管それぞれの内
部に酸化ガスと燃料ガスのいずれか一方を通流させ、前
記電極支持管の外部に酸化ガスと燃料ガスのいずれか他
方を通流させるようにしたものである。
ンブリは、請求項８の固体電解質燃料電池アセンブリユ
ニットの複数体を積層し、前記電極支持管それぞれの内
部に酸化ガスと燃料ガスのいずれか一方を通流させ、前
記電極支持管の外部に酸化ガスと燃料ガスのいずれか他
方を通流させるようにしたものである。
【００２１】この請求項９の発明の固体電解質燃料電池
アセンブリでは、機械的強度があり、かつ平板方式固体
電解質燃料電池に準じた高い発電効率を有する。
アセンブリでは、機械的強度があり、かつ平板方式固体
電解質燃料電池に準じた高い発電効率を有する。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図１は本発明の固体電解質燃料電池
の第１の実施の形態を示している。この実施の形態の固
体電解質燃料電池１は、ランタンマンガネート系のポー
ラスな角筒形状の空気極支持管１１の外周面の３側面に
ＹＳＺの固体電解質１２を積層形成し、さらにこの固体
電解質１２の外周面にニッケル又はニッケル合金とＹＳ
Ｚとのサーメット製のポーラスな燃料極１３を積層形成
し、空気極支持管１１の残る１側面にランタンクロマイ
ト系酸化物（ＬａＣｒＯｎ）のインタコネクタ１４を積
層形成した構造である。
基づいて詳説する。図１は本発明の固体電解質燃料電池
の第１の実施の形態を示している。この実施の形態の固
体電解質燃料電池１は、ランタンマンガネート系のポー
ラスな角筒形状の空気極支持管１１の外周面の３側面に
ＹＳＺの固体電解質１２を積層形成し、さらにこの固体
電解質１２の外周面にニッケル又はニッケル合金とＹＳ
Ｚとのサーメット製のポーラスな燃料極１３を積層形成
し、空気極支持管１１の残る１側面にランタンクロマイ
ト系酸化物（ＬａＣｒＯｎ）のインタコネクタ１４を積
層形成した構造である。
【００２３】空気極支持管１１を制作するにあたっては
その素材が高い電子導電性を持ち、固体電解質１２との
密着性が良く、かつ多孔質である特性を有するものとし
て、３〜１５μｍの粒径のランタンマンガネート系酸化
物セラミックス、例えば、ランタンストロンチウムマン
ガネート（Ｌａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 ）、ランタンカルシウ
ムマンガネート（ＬａＣａＭｎＯ3 ）などのランタンマ
ンガネート（ＬａＭｎＯｎ）系酸化物の微粉末をバイン
ダ３〜１０％、水分５〜２０％（いずれも重量％）と共
に混練し、押出し成形あるいはスリップキャストによっ
て所定の長さ、肉厚、径の角筒形状に成形し、これを乾
燥させて自己保形できる成形体を得、さらに焼成炉に入
れて１３００〜１６００℃の高温状態で所望時間焼成す
ることによって作成する。気孔率は約３０％程度であ
る。
その素材が高い電子導電性を持ち、固体電解質１２との
密着性が良く、かつ多孔質である特性を有するものとし
て、３〜１５μｍの粒径のランタンマンガネート系酸化
物セラミックス、例えば、ランタンストロンチウムマン
ガネート（Ｌａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 ）、ランタンカルシウ
ムマンガネート（ＬａＣａＭｎＯ3 ）などのランタンマ
ンガネート（ＬａＭｎＯｎ）系酸化物の微粉末をバイン
ダ３〜１０％、水分５〜２０％（いずれも重量％）と共
に混練し、押出し成形あるいはスリップキャストによっ
て所定の長さ、肉厚、径の角筒形状に成形し、これを乾
燥させて自己保形できる成形体を得、さらに焼成炉に入
れて１３００〜１６００℃の高温状態で所望時間焼成す
ることによって作成する。気孔率は約３０％程度であ
る。
【００２４】固体電解質１２には一般にイットリア安定
化ジルコニア（ＹＳＺ）を素材とし、空気極支持管１１
に対して電気化学蒸着法（ＣＶＤ−ＥＶＤ）、スラリー
コーティング法、プラズマ溶射法などの薄膜積層技術を
用いて積層形成する。さらに燃料極１３の素材にはニッ
ケル、コバルト、あるいはこれらの合金、さらにはこれ
らとジルコニアとのサーメットが用いられ、固体電解質
１２の上に電気化学蒸着法（ＣＶＤ−ＥＶＤ）、スラリ
ーコーティング法、プラズマ溶射法などの薄膜積層技術
を用いて積層形成する。この燃料極１３に気孔率も約３
０％程度である。
化ジルコニア（ＹＳＺ）を素材とし、空気極支持管１１
に対して電気化学蒸着法（ＣＶＤ−ＥＶＤ）、スラリー
コーティング法、プラズマ溶射法などの薄膜積層技術を
用いて積層形成する。さらに燃料極１３の素材にはニッ
ケル、コバルト、あるいはこれらの合金、さらにはこれ
らとジルコニアとのサーメットが用いられ、固体電解質
１２の上に電気化学蒸着法（ＣＶＤ−ＥＶＤ）、スラリ
ーコーティング法、プラズマ溶射法などの薄膜積層技術
を用いて積層形成する。この燃料極１３に気孔率も約３
０％程度である。
【００２５】そしてインタコネクタ１４の素材には、高
温耐性があり、化学的に安定し、導電率が高いことなど
の特性を有しているものとしてランタンクロマイト（Ｌ
ａＣｒＯ3 ）系酸化物を用い、電気化学蒸着法（ＣＶＤ
−ＥＶＤ）、スラリーコーティング法、プラズマ溶射法
などの薄膜積層技術を用いて空気極支持管１１の１側面
に積層形成する。
温耐性があり、化学的に安定し、導電率が高いことなど
の特性を有しているものとしてランタンクロマイト（Ｌ
ａＣｒＯ3 ）系酸化物を用い、電気化学蒸着法（ＣＶＤ
−ＥＶＤ）、スラリーコーティング法、プラズマ溶射法
などの薄膜積層技術を用いて空気極支持管１１の１側面
に積層形成する。
【００２６】実際の固体電解質燃料電池の製造に当たっ
ては、上記の方法で得た空気極支持管１１の１側面をマ
スキングして、他の３側面に上記の各方法で固体電解質
１２、燃料極１３を積層形成し、その後に、マスキング
していた空気極支持管１１の１側面のマスクを外し、逆
に他の３側面にマスキングを行い、インタコネクタ１４
を上述した方法によって積層形成する。
ては、上記の方法で得た空気極支持管１１の１側面をマ
スキングして、他の３側面に上記の各方法で固体電解質
１２、燃料極１３を積層形成し、その後に、マスキング
していた空気極支持管１１の１側面のマスクを外し、逆
に他の３側面にマスキングを行い、インタコネクタ１４
を上述した方法によって積層形成する。
【００２７】またこれとは逆に、空気極支持管１１の３
側面にマスキングを行い、残りの１側面にインタコネク
タ１４をまず形成し、その後に形成されたインタコネク
タ１４にはマスキングし、他の３側面のマスキングを外
してそこに固体電解質１２及び燃料極１３を積層形成す
る方法を採用することもできる。
側面にマスキングを行い、残りの１側面にインタコネク
タ１４をまず形成し、その後に形成されたインタコネク
タ１４にはマスキングし、他の３側面のマスキングを外
してそこに固体電解質１２及び燃料極１３を積層形成す
る方法を採用することもできる。
【００２８】こうして得られる角筒形状の固体電解質燃
料電池は、肉厚が１〜２ｍｍ、１辺が１．５〜２．５ｃ
ｍ程度の外形寸法を有し、長さは通常の円筒縦縞方式の
固体電解質燃料電池と同程度で、例えば、５０〜２００
ｃｍのものとする。
料電池は、肉厚が１〜２ｍｍ、１辺が１．５〜２．５ｃ
ｍ程度の外形寸法を有し、長さは通常の円筒縦縞方式の
固体電解質燃料電池と同程度で、例えば、５０〜２００
ｃｍのものとする。
【００２９】このような角筒形状の固体電解質燃料電池
Ａは、図２に示す構造に組み立てて固体電解質燃料電池
アセンブリとし、実際の燃料電池発電に用いる。この固
体電解質燃料電池アセンブリの構造について説明する
と、集電体をなすセパレータ２１上にインタコネクタ１
４が同じ向きを向くようにして複数段、複数列のマトリ
クス配列に固体電解質燃料電池Ａをスタックし、下側の
セパレータ２１と固体電解質燃料電池Ａとの間、上下の
固体電解質燃料電池Ａ，Ａ間、固体電解質燃料電池Ａと
上側のセパレータ２１との間には燃料改質作用と導電作
用を行うニッケル又はニッケル合金のフェルト２２を介
在させる。セパレータ２１はインタコネクタ１４とほぼ
同じ組成物の成形体である。
Ａは、図２に示す構造に組み立てて固体電解質燃料電池
アセンブリとし、実際の燃料電池発電に用いる。この固
体電解質燃料電池アセンブリの構造について説明する
と、集電体をなすセパレータ２１上にインタコネクタ１
４が同じ向きを向くようにして複数段、複数列のマトリ
クス配列に固体電解質燃料電池Ａをスタックし、下側の
セパレータ２１と固体電解質燃料電池Ａとの間、上下の
固体電解質燃料電池Ａ，Ａ間、固体電解質燃料電池Ａと
上側のセパレータ２１との間には燃料改質作用と導電作
用を行うニッケル又はニッケル合金のフェルト２２を介
在させる。セパレータ２１はインタコネクタ１４とほぼ
同じ組成物の成形体である。
【００３０】こうしてアセンブルされた固体電解質燃料
電池アセンブリでは、各固体電解質燃料電池Ａの長さ方
向の端部には閉塞栓体（図示せず）を取り付け、外部か
ら酸化ガスとしての空気を空気極支持管１１内を通流さ
せるように空気供給管をその閉塞栓体に接続し、また複
数段にスタックされている固体電解質燃料電池Ａの列間
の空隙２３には燃料ガスを通流させることによって、燃
料電池発電を行わせる。
電池アセンブリでは、各固体電解質燃料電池Ａの長さ方
向の端部には閉塞栓体（図示せず）を取り付け、外部か
ら酸化ガスとしての空気を空気極支持管１１内を通流さ
せるように空気供給管をその閉塞栓体に接続し、また複
数段にスタックされている固体電解質燃料電池Ａの列間
の空隙２３には燃料ガスを通流させることによって、燃
料電池発電を行わせる。
【００３１】得られる発電力は、固体電解質燃料電池Ａ
単体の起電力が１．０Ｖ程度とすると、図２に示した３
段１スタックのセパレータ２１，２１間での起電力は
３．０Ｖ程度となり、電流の強さは並列に配置した固体
電解質燃料電池Ａの列数によって決まる。
単体の起電力が１．０Ｖ程度とすると、図２に示した３
段１スタックのセパレータ２１，２１間での起電力は
３．０Ｖ程度となり、電流の強さは並列に配置した固体
電解質燃料電池Ａの列数によって決まる。
【００３２】図２に示したアセンブリを複数段直列に配
置すればその起電力をさらに大きくすることができる。
置すればその起電力をさらに大きくすることができる。
【００３３】なお、上記の固体電解質燃料電池Ａは内側
に空気支持管１１、外側に燃料極１３を配置した構造で
あるが、これとは逆に内側に燃料極支持管を配し、外側
に空気極を配した構造の角筒形状の固体電解質燃料電池
を構成することも可能である。そしてこの場合には、図
２に示したようにアセンブルし、燃料ガスを各固体電解
質燃料電池の内部に通流させ、外部に空気を通流させる
ことによって燃料電池発電を行うことになる。
に空気支持管１１、外側に燃料極１３を配置した構造で
あるが、これとは逆に内側に燃料極支持管を配し、外側
に空気極を配した構造の角筒形状の固体電解質燃料電池
を構成することも可能である。そしてこの場合には、図
２に示したようにアセンブルし、燃料ガスを各固体電解
質燃料電池の内部に通流させ、外部に空気を通流させる
ことによって燃料電池発電を行うことになる。
【００３４】またこれらの固体電解質燃料電池アセンブ
リは、上記のような平板方式固体電解質燃料電池アセン
ブリに似たとものとする代わりに、従来の円筒方式固体
電解質燃料電池アセンブリと同様のものにすることもで
きる。
リは、上記のような平板方式固体電解質燃料電池アセン
ブリに似たとものとする代わりに、従来の円筒方式固体
電解質燃料電池アセンブリと同様のものにすることもで
きる。
【００３５】次に、本発明の第２の実施の形態を図３に
基づいて説明する。この実施の形態の特徴は、固体電解
質燃料電池Ａ´の構造をインタコネクタなしとし、内部
に角筒形状の導電体、空気極、形状支持の働きをなす空
気極支持管１１´を配し、この外周全面に固体電解質１
２´を積層形成し、さらにその外周全面に導電体を兼用
する燃料極１３´を積層形成した構造である。
基づいて説明する。この実施の形態の特徴は、固体電解
質燃料電池Ａ´の構造をインタコネクタなしとし、内部
に角筒形状の導電体、空気極、形状支持の働きをなす空
気極支持管１１´を配し、この外周全面に固体電解質１
２´を積層形成し、さらにその外周全面に導電体を兼用
する燃料極１３´を積層形成した構造である。
【００３６】空気極支持管１１´は、第１の実施の形態
と同様に３〜１５μｍの粒径のランタンマンガネート系
酸化物セラミックスの微粉末をバインダ３〜１０％、水
５〜２０％（いずれも重量％）と共に混練し、押出し成
形あるいはスリップキャストによって所定の長さ、肉
厚、径の角筒形状に成形し、これを乾燥させて自己保形
できる成形体を得、さらに焼成炉に入れて１３００〜１
６００℃の高温状態で所望時間焼成することによって作
成する。
と同様に３〜１５μｍの粒径のランタンマンガネート系
酸化物セラミックスの微粉末をバインダ３〜１０％、水
５〜２０％（いずれも重量％）と共に混練し、押出し成
形あるいはスリップキャストによって所定の長さ、肉
厚、径の角筒形状に成形し、これを乾燥させて自己保形
できる成形体を得、さらに焼成炉に入れて１３００〜１
６００℃の高温状態で所望時間焼成することによって作
成する。
【００３７】固体電解質１２´はイットリア安定化ジル
コニア（ＹＳＺ）を空気極支持管１１´に対して電気化
学蒸着法（ＣＶＤ−ＥＶＤ）、スラリーコーティング
法、プラズマ溶射法などの薄膜積層技術を用いて積層形
成し、燃料極１３´はニッケル、コバルト、あるいはこ
れらの合金、さらにはこれらとジルコニアとのサーメッ
トを固体電解質１２の上に電気化学蒸着法（ＣＶＤ−Ｅ
ＶＤ）、スラリーコーティング法、プラズマ溶射法など
の薄膜積層技術を用いて積層形成する。
コニア（ＹＳＺ）を空気極支持管１１´に対して電気化
学蒸着法（ＣＶＤ−ＥＶＤ）、スラリーコーティング
法、プラズマ溶射法などの薄膜積層技術を用いて積層形
成し、燃料極１３´はニッケル、コバルト、あるいはこ
れらの合金、さらにはこれらとジルコニアとのサーメッ
トを固体電解質１２の上に電気化学蒸着法（ＣＶＤ−Ｅ
ＶＤ）、スラリーコーティング法、プラズマ溶射法など
の薄膜積層技術を用いて積層形成する。
【００３８】図３に示す角筒形状の固体電解質燃料電池
Ａ´も、１辺は１．５〜２．５ｃｍ程度の外形寸法を有
し、長さは通常の円筒縦縞方式の固体電解質燃料電池と
同程度で、例えば、５０〜２００ｃｍのものである。
Ａ´も、１辺は１．５〜２．５ｃｍ程度の外形寸法を有
し、長さは通常の円筒縦縞方式の固体電解質燃料電池と
同程度で、例えば、５０〜２００ｃｍのものである。
【００３９】この第２の実施の形態の角筒形状の固体電
解質燃料電池Ａ´の場合も、固体電解質燃料電池アセン
ブリに組み立てるには図２に示す構造とする。
解質燃料電池Ａ´の場合も、固体電解質燃料電池アセン
ブリに組み立てるには図２に示す構造とする。
【００４０】次に、本発明の第３の実施の形態を図４及
び図５に基づいて説明する。この第３の実施の形態は、
図５（ａ）に示すようにセパレータ３１と複数体の等間
隔に配列された空気極支持管３２とを一体化し、この各
空気極支持管３２の開放外周面に固体電解質３３を積層
形成し、さらにその外周面に燃料極３４を積層形成して
図５（ｂ）に示すような固体電解質燃料電池アセンブリ
ユニット３５を作成し、この固体電解質燃料電池アセン
ブリユニット３５を図４に示すように複数段、積層する
ことによって固体電解質燃料電池アセンブリを構成する
ことを特徴とする。なお、各燃料極３４とその上側のセ
パレータ３１との間にはニッケル又はニッケル合金のよ
うな導電性の高い素材のフェルト３６を介在させて固体
電解質燃料電池アセンブリユニット３５を積層する。
び図５に基づいて説明する。この第３の実施の形態は、
図５（ａ）に示すようにセパレータ３１と複数体の等間
隔に配列された空気極支持管３２とを一体化し、この各
空気極支持管３２の開放外周面に固体電解質３３を積層
形成し、さらにその外周面に燃料極３４を積層形成して
図５（ｂ）に示すような固体電解質燃料電池アセンブリ
ユニット３５を作成し、この固体電解質燃料電池アセン
ブリユニット３５を図４に示すように複数段、積層する
ことによって固体電解質燃料電池アセンブリを構成する
ことを特徴とする。なお、各燃料極３４とその上側のセ
パレータ３１との間にはニッケル又はニッケル合金のよ
うな導電性の高い素材のフェルト３６を介在させて固体
電解質燃料電池アセンブリユニット３５を積層する。
【００４１】セパレータ３１と空気極支持管３２との一
体化はセパレータ３１用の成形体と第１の実施の形態の
空気極支持管１１用の成形体とを図５（ａ）に示すよう
に配置させた状態で焼成することによって行う。
体化はセパレータ３１用の成形体と第１の実施の形態の
空気極支持管１１用の成形体とを図５（ａ）に示すよう
に配置させた状態で焼成することによって行う。
【００４２】この固体電解質燃料電池アセンブリユニッ
ト３５では、セパレータ３１、空気極支持管３２、固体
電解質３３、燃料極３４それぞれは第１、第２の実施の
形態と組成、形成方法は共通である。そしてこの第３の
実施の形態の場合、複数体の空気極支持管３２が並列に
配列されていて、その各々に固体電解質３３、燃料極３
４を積層形成した固体電解質燃料電池アセンブリユニッ
ト３５を複数段積層することによって固体電解質燃料電
池アセンブリを組み立てることができるので、１体、１
体の固体電解質燃料電池Ａを多段、複数列のマトリクス
に配列して固体電解質燃料電池アセンブリを構成する場
合よりもアセンブルに要する手間や時間を節約すること
ができる。
ト３５では、セパレータ３１、空気極支持管３２、固体
電解質３３、燃料極３４それぞれは第１、第２の実施の
形態と組成、形成方法は共通である。そしてこの第３の
実施の形態の場合、複数体の空気極支持管３２が並列に
配列されていて、その各々に固体電解質３３、燃料極３
４を積層形成した固体電解質燃料電池アセンブリユニッ
ト３５を複数段積層することによって固体電解質燃料電
池アセンブリを組み立てることができるので、１体、１
体の固体電解質燃料電池Ａを多段、複数列のマトリクス
に配列して固体電解質燃料電池アセンブリを構成する場
合よりもアセンブルに要する手間や時間を節約すること
ができる。
【００４３】なお、この第３の実施の形態においても、
セパレータと燃料極支持管とを一体化し、中間に固体電
解質、外側に空気極を配した構造の角筒形状の固体電解
質燃料電池アセンブリユニットを構成することも可能で
ある。そしてこの場合には、図４に示したようにアセン
ブルし、燃料ガスを各固体電解質燃料電池の内部に通流
させ、外部に空気を通流させることによって燃料電池発
電を行うことになる。
セパレータと燃料極支持管とを一体化し、中間に固体電
解質、外側に空気極を配した構造の角筒形状の固体電解
質燃料電池アセンブリユニットを構成することも可能で
ある。そしてこの場合には、図４に示したようにアセン
ブルし、燃料ガスを各固体電解質燃料電池の内部に通流
させ、外部に空気を通流させることによって燃料電池発
電を行うことになる。
【００４４】
【発明の効果】以上のように請求項１〜請求項３の発明
の固体電解質燃料電池によればいずれも、全体の形状が
角筒形となるためにアセンブルする時に固体電解質燃料
電池間を面接触させて積層し、またセパレータとの接触
も面接触にすることができ、平板方式に準じて容易に、
かつ安定したアセンブルが可能であり、また円筒方式に
準じた製造ができると共にシーリングもしやすいものと
なり、発電効率の高い固体電解質燃料電池アセンブリを
実現することができる。
の固体電解質燃料電池によればいずれも、全体の形状が
角筒形となるためにアセンブルする時に固体電解質燃料
電池間を面接触させて積層し、またセパレータとの接触
も面接触にすることができ、平板方式に準じて容易に、
かつ安定したアセンブルが可能であり、また円筒方式に
準じた製造ができると共にシーリングもしやすいものと
なり、発電効率の高い固体電解質燃料電池アセンブリを
実現することができる。
【００４５】請求項４及び請求項５の発明の固体電解質
燃料電池の製造方法によれば、上記の特徴を有する請求
項１、請求項２の角筒形の固体電解質燃料電池を製造す
ることができる。
燃料電池の製造方法によれば、上記の特徴を有する請求
項１、請求項２の角筒形の固体電解質燃料電池を製造す
ることができる。
【００４６】請求項６の発明の固体電解質燃料電池の製
造方法によれば、上記の特徴を有する請求項３の角筒形
の固体電解質燃料電池を製造することができる。
造方法によれば、上記の特徴を有する請求項３の角筒形
の固体電解質燃料電池を製造することができる。
【００４７】請求項７の発明の固体電解質燃料電池アセ
ンブリによれば、請求項１〜３のいずれかの角筒形の固
体電解質燃料電池をアセンブルすることによって機械的
強度があり、かつ平板方式固体電解質燃料電池に準じた
高い発電効率が実現できる。
ンブリによれば、請求項１〜３のいずれかの角筒形の固
体電解質燃料電池をアセンブルすることによって機械的
強度があり、かつ平板方式固体電解質燃料電池に準じた
高い発電効率が実現できる。
【００４８】請求項８の発明の固体電解質燃料電池アセ
ンブリユニットによれば、セパレータとその上の固体電
解質燃料電池とが一体化したインタコネクタレスの固体
電解質アセンブリユニットが形成でき、これを複数段に
積層することによって容易に固体電解質燃料電池アセン
ブリを製作することができる。
ンブリユニットによれば、セパレータとその上の固体電
解質燃料電池とが一体化したインタコネクタレスの固体
電解質アセンブリユニットが形成でき、これを複数段に
積層することによって容易に固体電解質燃料電池アセン
ブリを製作することができる。
【００４９】請求項９の発明の固体電解質燃料電池アセ
ンブリによれば、機械的強度があり、かつ平板方式固体
電解質燃料電池に準じた高い発電効率が実現できる。
ンブリによれば、機械的強度があり、かつ平板方式固体
電解質燃料電池に準じた高い発電効率が実現できる。
【図１】本発明の第１の実施の形態の固体電解質燃料電
池の斜視図。
池の斜視図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の固体電解質燃料電
池により形成した固体電解質燃料電池アセンブリの正面
図。
池により形成した固体電解質燃料電池アセンブリの正面
図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の固体電解質燃料電
池の斜視図。
池の斜視図。
【図４】本発明の第３の実施の形態の固体電解質燃料電
池アセンブリの斜視図。
池アセンブリの斜視図。
【図５】本発明の第３の実施の形態の固体電解質燃料電
池アセンブリに用いるアセンブリユニットの製造方法の
説明図。
池アセンブリに用いるアセンブリユニットの製造方法の
説明図。
【図６】従来例の斜視図。
【図７】他の従来例の斜視図。
１１，１１´ 空気極支持管 １２，１２´ 固体電解質 １３，１３´ 燃料極 １４ インタコネクタ ２１ 集電体 ２２ フェルト ２３ 空隙 ３１ セパレータ ３２ 空気極支持管 ３３ 固体電解質 ３４ 燃料極 ３５ 固体電解質燃料電池アセンブリユニット ３６ フェルト Ａ，Ａ´ 固体電解質燃料電池
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 雅克 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 兼田 波子 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内
Claims (9)
- 【請求項１】 角筒形状で、中間層として固体電解質層
を有し、内層に空気極、外層に燃料極を配して成る固体
電解質燃料電池。 - 【請求項２】 角筒形状で、中間層として固体電解質層
を有し、内層に燃料極、外層に空気極を配して成る固体
電解質燃料電池。 - 【請求項３】 前記外層をなす空気極又は燃料極の一側
をインタコネクタで置き換えて成る請求項１又は２記載
の固体電解質燃料電池。 - 【請求項４】 角筒形状に成形された空気極支持体の外
周面に、固体電解質、燃料極それぞれを積層して請求項
１記載の固体電解質燃料電池を得ることを特徴とする固
体電解質燃料電池の製造方法。 - 【請求項５】 角筒形状に成形された燃料極支持体の外
周面に、固体電解質、空気極それぞれを積層して請求項
２記載の固体電解質燃料電池を得ることを特徴とする固
体電解質燃料電池の製造方法。 - 【請求項６】 角筒形状に成形された電極支持体の外周
３側面に固体電解質を積層形成し、前記固体電解質の外
周面に前記電極支持体と反対極性の電極層を積層形成
し、前記電極支持体の残りの１側面にインタコネクタを
積層形成して請求項３記載の固体電解質燃料電池を得る
ことを特徴とする固体電解質燃料電池の製造方法。 - 【請求項７】 請求項１〜請求項３のいずれかの固体電
解質燃料電池を所定段数、所定列数だけマトリクス配列
に配置し、各固体電解質燃料電池の内部に酸化ガスと燃
料ガスのいずれか一方を通流させ、段積みされた固体電
解質燃料電池の列間に酸化ガスと燃料ガスのいずれか他
方を通流させるようにした固体電解質燃料電池アセンブ
リ。 - 【請求項８】 セパレータ上に複数体の角筒形状の電極
支持管を一体に形成し、前記複数体の電極支持管それぞ
れの開放外周面に固体電解質を積層形成し、前記固体電
解質の外周に前記電極支持管と反対の極性の電極層を積
層形成することを特徴とする固体電解質燃料電池アセン
ブリユニットの製造方法。 - 【請求項９】 請求項８の固体電解質燃料電池アセンブ
リユニットの複数体を積層し、前記電極支持管それぞれ
の内部に酸化ガスと燃料ガスのいずれか一方を通流さ
せ、前記電極支持管の外部に酸化ガスと燃料ガスのいず
れか他方を通流させるようにした固体電解質燃料電池ア
センブリ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28864896A JP3722927B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | 固体電解質燃料電池アセンブリユニットの製造方法及び固体電解質燃料電池アセンブリ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28864896A JP3722927B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | 固体電解質燃料電池アセンブリユニットの製造方法及び固体電解質燃料電池アセンブリ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10134829A true JPH10134829A (ja) | 1998-05-22 |
| JP3722927B2 JP3722927B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=17732892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28864896A Expired - Fee Related JP3722927B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | 固体電解質燃料電池アセンブリユニットの製造方法及び固体電解質燃料電池アセンブリ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3722927B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100291539B1 (ko) * | 1998-10-09 | 2001-06-01 | 손재익 | 단극형마이크로연료전지 |
| JP2005235529A (ja) * | 2004-02-18 | 2005-09-02 | Tokyo Gas Co Ltd | 発電装置 |
| JP2005235527A (ja) * | 2004-02-18 | 2005-09-02 | Tokyo Gas Co Ltd | 発電装置 |
| JP2007501999A (ja) * | 2003-08-07 | 2007-02-01 | ナノダイナミックス・インコーポレイテッド | 新規の内部幾何形状を有する固体酸化物の燃料電池 |
| WO2009017147A1 (ja) * | 2007-08-02 | 2009-02-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | 燃料電池スタックおよび燃料電池システム |
| JP2009087605A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池、固体酸化物形燃料電池のスタック構造、及び固体酸化物形燃料電池の製造方法 |
| JP2011154806A (ja) * | 2010-01-26 | 2011-08-11 | Kyocera Corp | 燃料電池セル、セルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置 |
| US9059443B2 (en) | 2006-06-06 | 2015-06-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Fuel cell, fuel cell system and electronic device |
| US9142853B2 (en) | 2009-04-01 | 2015-09-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack and electronic device provided with the same |
-
1996
- 1996-10-30 JP JP28864896A patent/JP3722927B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100291539B1 (ko) * | 1998-10-09 | 2001-06-01 | 손재익 | 단극형마이크로연료전지 |
| JP2007501999A (ja) * | 2003-08-07 | 2007-02-01 | ナノダイナミックス・インコーポレイテッド | 新規の内部幾何形状を有する固体酸化物の燃料電池 |
| JP2005235529A (ja) * | 2004-02-18 | 2005-09-02 | Tokyo Gas Co Ltd | 発電装置 |
| JP2005235527A (ja) * | 2004-02-18 | 2005-09-02 | Tokyo Gas Co Ltd | 発電装置 |
| JP4704693B2 (ja) * | 2004-02-18 | 2011-06-15 | 東京瓦斯株式会社 | 発電装置 |
| US9059443B2 (en) | 2006-06-06 | 2015-06-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Fuel cell, fuel cell system and electronic device |
| WO2009017147A1 (ja) * | 2007-08-02 | 2009-02-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | 燃料電池スタックおよび燃料電池システム |
| JP5275990B2 (ja) * | 2007-08-02 | 2013-08-28 | シャープ株式会社 | 燃料電池スタックおよび燃料電池システム |
| US8741500B2 (en) | 2007-08-02 | 2014-06-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack and fuel cell system |
| JP2009087605A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池、固体酸化物形燃料電池のスタック構造、及び固体酸化物形燃料電池の製造方法 |
| US9142853B2 (en) | 2009-04-01 | 2015-09-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack and electronic device provided with the same |
| JP2011154806A (ja) * | 2010-01-26 | 2011-08-11 | Kyocera Corp | 燃料電池セル、セルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置 |
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